豚：臓器移植危機の解決に貢献

10分ごとに誰かが全国の移植待機リストに追加されます。現在、米国だけでも毎日何十万人もの患者が命を救う臓器提供を待っています。彼らの多くは、肝臓、心臓、腎臓、その他の種類の臓器不全のさまざまな段階にあります。しかし、米国では毎年わずか約22件の移植しか行われず、毎日6000人が移植を待ちながら命を落とすことになる（Donate Life）。 

臓器移植は医療分野に革命的な恩恵をもたらしましたが、そのプロセスには依然として欠陥があります。臓器の需要は利用可能な量を大幅に上回っています (OPTN)。臓器の主な供給源は死亡したドナーからのものです。しかし、他の人が生きるために人が死ぬ必要がないとしたらどうなるでしょうか?これらの臓器を成長させる方法があるとしたらどうなるでしょうか?

動物の胚で人間の臓器を成長させる能力は、最近、研究界で大きな関心を集めています。国立衛生研究所 (NIH) は、4 年 2016 月 XNUMX 日に、動物と人間の有機体であるキメラの実験に資金を提供するとの声明を発表しました。彼らは、キメラが「疾患モデル化、薬物試験、そしておそらく最終的には臓器移植に多大な可能性を秘めている」という前提に基づいて、ヒト幹細胞研究に関するこれまでのガイドラインの多くを解除した。このため、動物におけるヒト幹細胞の使用に関する研究は、ここ数年、さらには数か月で大幅に増加しています（国立衛生研究所）。

アイデア

ソーク生物学研究所の遺伝子発現研究室の教授であるフアン・カルロス・イジプスア・ベルモンテ氏は、10月にサイエンティフィック・アメリカンに掲載された論文で、同氏の研究室でのブタで人間の臓器を開発する方法について概説している。この研究のより具体的な目的は、臓器の性質を発育が始まる前に動物から人間に変え、満期まで成長できるようにすることです。現時点では、それを採取し、臓器不全を呈している人間への移植に使用することができます。

まず、CRISPR/Cas9酵素を「ハサミ」として使用してゲノムを操作し、特定の器官の作成に関与する遺伝子を切断することで、ブタが機能的な器官を作成する能力を削除する。たとえば、膵臓の場合、すべての動物の膵臓の形成に完全に関与する Pdx1 と呼ばれる特定の遺伝子があります。この遺伝子を欠失させると、膵臓のない動物が生まれます。受精卵を胚盤胞まで成長させた後、以前に欠失した動物遺伝子のヒト版を含む人工多能性幹細胞（iPSC）が細胞に導入されます。膵臓の場合、これはヒト Pdx1 遺伝子を含むヒト幹細胞の挿入になります。この胚盤胞は代理母に移植され、発育する必要があります。理論的には、これにより胚盤胞は成体まで成熟し、機能する臓器を形成することができるが、その起源はブタではなくヒトである（Scientific American）。

私たちは今どこにいるのでしょうか？

2010年、東京大学の中内博光博士はラットの膵臓を持ったマウスの増殖に成功した。彼らはまた、胚性幹細胞とは対照的に、iPSC を使用すると、実際に人間の個体に特有の新しい器官を動物が作ることができると判断しました。これにより、拒絶反応の可能性が減少し、移植が成功する可能性が高まります。また、これは、中絶された胎児の組織から胚性幹細胞が採取されるという性質上、依然として非常に物議を醸しているプロセスである胚性幹細胞の操作および取得に関連する倫理的懸念も軽減する(Modern Farmer)。

フアン・カルロス・イジプスア・ベルモンテ氏はまた、彼の研究室の研究者らが、ブタの胚にヒト幹細胞を注入したところ、胚盤胞内でヒト組織を成長させることに成功したと述べている。彼らはまだ、胚が完全に成熟したかどうかの結果と、州および地方自治体からの研究継続の許可を待っているところだ。現時点では、ブタとヒトの胚を妊娠させることは4週間しか認められておらず、その時点で動物を屠殺する必要がある。これは、彼らの実験を監視する規制当局との合意である。

イジプスア・ベルモンテ氏は、彼のチームは現在、膵臓または腎臓の発達を開始する遺伝子をすでに特定しているため、その成長に焦点を当てていると述べた。他の遺伝子はそれほど単純ではありません。たとえば、心臓にはその成長に関与する複数の遺伝子があるため、正常にノックアウトすることがはるかに困難になります。これは、臓器を成長させるこの能力が必ずしも臓器移植に関するすべての問題を解決するわけではなく、おそらく特定の臓器、つまりその発達が1つの遺伝子によって制御できる臓器に対してのみである可能性があることを意味します（Scientific American）。

問題点

Izipusua Belmonte は、Scientific American の記事でこの分野の限界と強みについて詳しく説明しています。代理母としてブタを使用する場合、ブタの臓器は移植を必要とする人に合わせて必要なサイズにまで成長することができるため、さまざまな体格に対応できます。しかし、人間の妊娠期間が4か月であるのに比べて、ブタの妊娠期間はわずか9か月であることに懸念があります。したがって、通常、成熟するまでに 9 か月の期間を必要とするヒト幹細胞の分化時間には差異が生じることになります。科学者はこれらのヒト幹細胞の体内時計を適応させる必要があるだろう。

別の問題には、ヒト幹細胞の供給源としての iPSC の使用が含まれます。前述したように、倫理的懸念を回避し、胚細胞よりも個人に特化しているにもかかわらず、iPSC はそれほどナイーブではありません。これは、これらの幹細胞がすでに何らかの形で分化していて、発生中の胚がそれらを異物として拒否することが示されていることを意味します。イジプスア・ベルモンテ氏とともにソーク研究所の遺伝子発現研究室で研究員を務めるジュン・ウー氏は現在、「より広範囲の胚シグナルに適切に反応する」ために成長ホルモンでiPS細胞を処理する方法に取り組んでいる。イジプスア・ベルモンテ教授は、これまでのところ、この治療法が実際に胚盤胞への統合の可能性を高めるという有望な結果を示していると述べている。ただし、この研究はまだ初期段階にあるため、期待できるように見えても、完全な影響はまだ不明です。

さらに、これらの研究にはさらに多くの問題が残っています。ブタとヒトは、これまでにヒトの臓器の成長に成功しているヒトとラットほど進化的に関連性はありません。ヒトのiPS細胞が近親者の違いを認識できないように適応した可能性はあるが、ブタがその領域からさらに外れた場合、胚盤胞への統合は不可能である可能性がある。この場合、他の動物宿主についてさらに調査する必要がある(Scientific American)。

倫理的な懸念

この種のテクノロジーには非常に倫理的な懸念があることは明らかです。これを読んでいるあなたも、いくつか考えたことがあると思います。このテクノロジーが科学の世界に最近登場したため、私たちはこのテクノロジーの能力の全容を実際には知りません。ヒト iPS 細胞を胚に組み込むと、体の他の部分、さらには脳にまで広がる可能性があります。ブタの脳から人間の神経や組織が発見され、ブタが平均的なブタよりも高いレベルの推論ができるようになったら、何が起こるでしょうか?

これは、生きたキメラ動物の分類に関する懸念と結びついています。この豚は半分人間だと考えられますか?そうでない場合、それは間違いなくただの豚ではありませんが、それは何を意味しますか？どこで線を引くのでしょうか？また、この豚に人間の組織が含まれている場合、人間の病気を発症しやすい可能性があり、感染症の伝播と突然変異にとって悲惨な結果となる可能性があります（デイリーメール）。

スタンフォード大学の社会における幹細胞プログラムのディレクターであり、生物医学倫理センターの上級研究員であり、現在は中内氏の同僚でもあるクリストファー・トーマス・スコット博士は、人間の機能は脳内の細胞だけではないと説明します。彼は、「彼らは豚のように行動し、豚のように感じるだろう」と述べ、たとえ人間の組織で作られた脳を搭載していたとしても、突然人間として話し、機能し始めるわけではないと述べています。ただし、これはチンパンジーやゴリラなど、人間に近い動物には当てはまらない可能性があることに注意することが重要です。このような場合、人間の組織への移行を考えると特に恐ろしいことになります。ヒト幹細胞の導入による完全な影響は依然として不明であるため、この種の実験が霊長類に対して国立衛生研究所によって行われることを禁止されているのはこのためである(Modern Farmer)。

臓器を採取して殺すことを目的として豚を飼育するという実際のプロセス自体が議論の的となっています。臓器農場という考えは、動物愛護活動家にとって特に懸念事項です。ブタは私たちと意識レベルや苦しみを共有していることが示されているので（モダン・ファーマー）、純粋に人間の臓器の成長のためだけにブタを使用し、収穫して死なせておくのは極めて非人道的であると主張されている（デイリー・メール）。

もう一つの懸念は、キメラ動物間の交配に関するものである。ヒト幹細胞を動物に組み込むことがこれらの動物の生殖システムにどのような影響を与えるかは不明です。脳の場合と同様、これらの幹細胞の一部が代わりに生殖器系に移動し、極端な場合には完全に機能するヒトの生殖器官を作り出す可能性があります。これは、理論的には、この特性を持つ雄豚と雌豚で完全に人間の精子と卵子が形成されることになるため、絶対に悲惨なものとなるでしょう。これらのキメラのうちの2匹が交尾した場合、家畜の体内で完全に人間の胎児が形成されるというさらに極端なケースにつながる可能性さえあります（Scientific American）。